大学物理 热力学第一定律ppt课件.ppt

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1、热学第18章热力学第一定律一准静态过程（理想化的过程）准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.气体活塞砂子1218.1准静态过程功热量二功（过程量）功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化.准静态过程功的计算注意：作功与过程有关.宏观运动能量热运动能量三热量（过程量）通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.1）过程量：与过程有关；2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；宏观运动分子热运动功分子热运动分子热运动热量3）功与热量的物理

2、本质不同.1卡=4.18J，1J=0.24卡功与热量的异同实验证明系统从A状态变化到B状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变.一内能（状态量）2AB1**2AB1**18.2内能热力学第一定律系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关.理想气体内能:表征系统状态的单值函数,理想气体的内能仅是温度的函数.2AB1**2AB1**二热力学第一定律系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界做功.准静态过程微小过程12**

3、Thefirstlawofthermodynamics：系统在任一过程中吸收的热量等于系统内能增量和系统对外作功之和。系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律的符号规定外界与系统之间不仅作功，而且传递热量，则有讨论微小过程1、热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转换定律。它指出第一类永动机是不可能制成的。物理意义第一类永动机：不需消耗内能，也不需对系统传热，却能不断对外作功的机器。2、此定律只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程中经历的各状态则不一定是平衡态。例题一系统由图所

4、示状态a沿acb到达状态b，系统对外作功为126J，吸热为336J。(1)若在adb过程中系统作功为42J，问此过程中系统是吸热还是放热？热量是多少？(2)若系统从b态出发，沿ba曲线返回a态时，外界对系统作功为84J。问此过程中系统是吸热还是放热？热量是多少？计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础（1）（理想气体的共性）（2）解决过程中能量转换的问题（3）（理想气体的状态函数）（4）各等值过程的特性.18.3热力学第一定律在等值过程中的应用热容单位一等容过程定容摩尔热容过程方程PT-1=常量热力学第一定律特

5、性常量定体摩尔热容:理想气体在等容过程中吸收的热量，使温度升高,其定体摩尔热容为热力学第一定律等体升压12等体降压1212二等压过程定压摩尔热容过程方程常量热一律特性常量功定压摩尔热容:理想气体在等压过程中吸收的热量，温度升高，其定压摩尔热容为W可得定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系摩尔热容比（比热容比—绝热系数）室温下气体的值He1.671.67Ar1.671.67H21.401.41气体理论值实验值N21.401.40O21.401.40CO1.401.29H2O1.331.33CH41.331.3512W

6、等压膨胀12W等压压缩WW三等温过程热力学第一定律恒温热源T12特征常量过程方程常量12等温膨胀W12W等温压缩WW在绝热过程中，内能的增量仍为18.4绝热过程adiabaticprocess特征：根据热力学第一定律：系统在绝热过程中始终不与外界交换热量。良好绝热材料包围的系统发生的过程进行得较快，系统来不及和外界交换热量的过程过程方程对无限小的准静态绝热过程有讨论：绝热膨胀——对外作功——内能减少——温度降低绝热压缩——外界作功——内能增加——温度升高绝热过程的过程方程(1)从数学角度：等温线在A点的斜率为：

7、绝热线在A点的斜率为：(2)从物理方面：体积增加时，压强降低等温：体积增加。绝热：体积增加,温度降低。从图中看出：绝热线比等温线陡些。绝热线等温线微分过程曲线绝热过程中，理想气体不吸收热量，系统减少的内能，等于其对外作功。绝热过程中功的计算绝热自由膨胀非平衡态平衡态(初)非准静态过程，则PVg＝C不适用平衡态(末)服从热力学第一定律，因得气体经绝热自由膨胀，内能不变！【思考】温度变吗？自由膨胀能量守恒思考：初态和末态温度相同真实气体？理气内能还与体积有关例题1.2×10-2kg的氦气（视为理想气体）原来的温度为

8、300K，作绝热膨胀至体积为原来的2倍，求氦气在此过程中所作的功。如果氦气从同一初态开始作等温膨胀到相同的体积，问气体又作了多少功？解：氦气的摩尔质量Mm=4×10-3kg/mol,m=1.2×10-2kg,T1=300K,V2=2V1,CV,m=3/2R,=1.67.说明从同一初态开始膨胀相同体积，等温比绝热过程作的功多。一、循环过程循环过程的特征：内能不发生变化。如果系统从某一平